摘要：美国量子计算初创企业PsiQuantum昨日宣布，其在实现量子技术实用化的关键道路上攻克了重要难题：可量产的光量子芯片制造技术。

美国量子计算初创企业PsiQuantum昨日宣布，其在实现量子技术实用化的关键道路上攻克了重要难题：可量产的光量子芯片制造技术。

这家企业曾以"隐身模式"蛰伏两年，于2021年以巨额融资高调亮相，随后又在去年宣布了两轮新融资。

该公司采用一度被认为不切实际的光量子计算技术，通过单光子编码信息的方式，展现出低噪声、高速运算和天然适配光纤网络的优势。然而，光量子系统此前因光子高速运动难控制、易损耗、难以制备与探测等硬件瓶颈而进展缓慢。

PsiQuantum在最新发表于《自然》杂志的论文中宣称，已开发出可大规模生产的量子芯片硬件，并解决了系统扩展难题。

量子计算机的核心原理

与传统计算机通过晶体管编码二进制位（0/1）不同，量子计算机利用量子比特（qubit）的叠加态特性进行信息处理。当前主流技术路线包括：

超导电路：谷歌、IBM和Rigetti等巨头押注的超低温超导量子芯片，已实现"量子霸权"里程碑

离子阱：IonQ和Honeywell专注的囚禁带电原子方案

其他路线：中性原子、硅基量子点、金刚石色心、非传统光量子编码等

目前各类量子计算平台均已问世，部分可通过云服务或高价设备获得，但更多处于实验验证阶段而非实用计算。

量子计算技术路线竞争

在吸引眼球的科技创新赛道中，IonQ和Honeywell紧随其后，专注于囚禁离子量子计算。该技术通过电磁陷阱捕获带电原子，并利用其能级状态编码量子比特。

其他商业化路径

其余竞争方案包括中性原子量子比特、硅基量子点、金刚石色心缺陷，以及非传统光量子编码等。

现状与挑战

目前这些量子平台均已亮相：部分设备标价高昂并开放云端访问，但多数仍停留在实验验证阶段，距离实用计算尚有距离。

容错性与技术瓶颈

传统数字计算机的单比特可靠性极高（每万亿次操作仅发生一次错误）。相比之下，PsiQuantum新平台虽配备低损耗氮化硅波导、高效率光子计数探测器等先进组件，但其单量子比特操作错误率达0.02%，双量子比特创建错误率更是达到0.8%。

突破性进展与技术挑战

然而，这些错误率已与当今最先进的量子比特性能相媲美，且展现出令人振奋的潜力。

PsiQuantum系统的最大突破之一在于集成了基于融合的量子计算模型。该模型允许以比传统方法更简单的方式实现纠错功能。

量子计算开发者追求的终极目标是实现所谓的"容错性"。这意味着，只要基础错误率低于特定阈值，量子错误便能被无限抑制。

需要注意的是，所谓"低于阈值"的声明往往基于少量量子比特的实验结果。而在实际量子计算机中，每个量子比特都需要与百万（甚至十亿、万亿）个其他量子比特协同工作——这与实验室环境截然不同。

这正是量子计算规模化面临的核心挑战。虽然大多数量子计算企业正从底层构建量子比特并组合系统，但PsiQuantum采取了截然不同的顶层设计方法。

规模化优先理念

PsiQuantum通过与半导体制造商GlobalFoundries合作开发系统，将光子源与探测器、逻辑门及纠错模块全部集成至单一硅基芯片。

该公司声称GlobalFoundries已成功制造出数百万片此类芯片。

光量子芯片量产突破

一家量子计算初创企业宣称，其光量子芯片已进入百万级量产阶段。

基于现有半导体工艺的突破

通过采用成熟的半导体制造技术，PsiQuantum声称已解决长期困扰光量子计算领域的规模化难题。

代工厂模式加速量产

该公司在商业半导体代工厂（GlobalFoundries）生产芯片，这意味着实现百万量子比特级的规模化将更为容易。

开启可扩展新时代

若PsiQuantum的技术能兑现承诺，或将标志量子计算首个真正可扩展时代的到来。

容错光量子计算的优势

此类容错型光量子计算机不仅具备显著优势，还能大幅降低能耗需求。

来源：永不落的红黑心